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3種整流電路助你理解二極管為什么能夠整流?

發(fā)布時(shí)間:

2024-07-08


整流電路的定義

什么是整流電路?整流電路說的是把交流電轉(zhuǎn)化為直流電,一般情況下是由變壓器、整流主電路和濾波電路構(gòu)成,如果想得到一個(gè)恒定的電壓值,這里還需要加上一個(gè)穩(wěn)壓電路,對于穩(wěn)壓電路的種類也有很多,這個(gè)在后面的文章中會(huì)給大家詳細(xì)介紹,不過今天我們只談?wù)髦麟娐凡糠帧?/strong>

半波整流

這個(gè)半波整流電路結(jié)構(gòu)很簡單,主要元件就用到了一個(gè)二極管,下面就是這個(gè)電路的原理圖,220V輸入的是一個(gè)正弦波交流電,然后經(jīng)過一個(gè)變壓器,經(jīng)過變壓器降壓仍然是一個(gè)正弦交流信號。二極管有一個(gè)很典型的特點(diǎn),就是單向?qū)щ娦?,如果二極管的陽極電壓大于陰極電壓二極管就會(huì)導(dǎo)通,相反如果陰極電壓大于陽極電壓二極管就截止。

下面這張圖能夠很好把這個(gè)過程給體現(xiàn)出來,對于圖a是變壓器輸出的交流電,但是當(dāng)輸出電壓位于正半周期時(shí)也就是a點(diǎn)的電壓高于b點(diǎn)的電壓,二極管就會(huì)導(dǎo)通,進(jìn)而負(fù)載RL兩端的電壓就約為變壓輸出的電壓,在圖b中也能看出來;當(dāng)輸出電壓位于負(fù)半周期時(shí),也就是b點(diǎn)的電壓高于a點(diǎn)的電壓,二極管就會(huì)截止,對應(yīng)電流就不能流到負(fù)載端,因此在圖b中可以看到少了一半的周期。

全波整流

在半波整流中其實(shí)丟失了一半周期,效率也顯然得到了限制,為了克服這個(gè)弊端用全波整流就解決了問題,相比半波整流多用了一個(gè)二極管,不過這里變壓器也有要求,需要用一個(gè)帶中軸線的變壓器,這個(gè)原理也很容易理解,就是利用了二極管的單向?qū)щ娦浴?/strong>

我們來分析一下這個(gè)原理,如果交流電位于正半周期,也就是a點(diǎn)的電壓高于b點(diǎn)的電壓,這時(shí)候二極管D1會(huì)導(dǎo)通,二極管D2會(huì)截止,因此電流只有從變壓器a點(diǎn)流出,再通過二極管D1、電阻RL最后到變壓器的中軸線這一條路線。

如果當(dāng)交流電位于負(fù)半周期,也就是b點(diǎn)的電壓高于a點(diǎn)的電壓,這時(shí)候二極管D2會(huì)導(dǎo)通,二極管D1會(huì)截止,因此電流只有從變壓器b點(diǎn)流出,再通過二極管D2、電阻RL最后到變壓器的中軸線這一條路線。就這幾樣反復(fù)循環(huán)就實(shí)現(xiàn)了濾波,濾波前與濾波后的波形可以參考一下下面這張圖。

橋式整流

橋式整流相比前兩種要復(fù)雜一些,在之前的視頻中也詳細(xì)講述過這個(gè)原理,這里再來說一下,這個(gè)整流電路的原理圖如下,簡單點(diǎn)的橋式整流電路由變壓器、主整流橋和負(fù)載,除此之外常用的整流橋電路還有濾波電路和穩(wěn)壓電路,今天我們只談濾波這一塊。

如果從變壓器輸出的交流信號位于正半周期,也就是上端的電壓高于下端的電壓,正常情況下電流流到A點(diǎn),面對二極管2和二極管1。

但是由于A點(diǎn)電壓較高,顯然二極管1處于截止?fàn)顟B(tài)而二極管2處于導(dǎo)通狀態(tài),因此電流會(huì)流經(jīng)二極管2,再從B點(diǎn)流出然后經(jīng)過負(fù)載到達(dá)D點(diǎn)。

乍一看二極管1和二極管4都能導(dǎo)通,但是要知道電流是從A點(diǎn)流進(jìn)整流橋的,再經(jīng)過負(fù)載(電流流經(jīng)負(fù)載后電壓會(huì)降低),因此D點(diǎn)的電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于A點(diǎn)的電壓,所以二極管4導(dǎo)通,二極管1截止,最終流入到變壓器下端部分。

正半周期到這已經(jīng)講完了,下面分析一下負(fù)半周期,也就是從變壓器輸出后下端電壓高于上端電壓,當(dāng)電流到達(dá)C點(diǎn)時(shí)又面臨兩個(gè)選擇。

同樣由于C點(diǎn)的電壓較高,因此二極管4處于截止?fàn)顟B(tài),二極管3處于導(dǎo)通狀態(tài),電流會(huì)流過二極管3從B點(diǎn)流出,然后經(jīng)過負(fù)載到達(dá)D點(diǎn)。

和正半周期情況很像,乍一看二極管1和二極管4都能導(dǎo)通,但是要知道電流是從C點(diǎn)流進(jìn)整流橋的,再經(jīng)過負(fù)載,因此D點(diǎn)的電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于C點(diǎn)的電壓,所以二極管1導(dǎo)通,二極管4截止,最終流入到變壓器上端部分。

如果去分析橋式整流電路的輸出的波形可以發(fā)現(xiàn)和用全玻整流電路輸出的波形幾乎一樣,那既然一樣為什么要設(shè)計(jì)出兩種整流方式呢?

橋式整流的優(yōu)點(diǎn)

第一眼看過去給人感覺全波整流要比橋式整流簡單,其實(shí)橋式整流有很多優(yōu)于全波整流的地方,比如說在變壓器這一塊,全波整流就需要變壓器帶中軸線,而橋式整流就沒這個(gè)要求;再一個(gè)當(dāng)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)橋式整流二極管兩端承擔(dān)的電壓值要比全波整流小一半,因此對二極管的性能要求就沒那么高。

 

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